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ESPECTROSCOPIA RAMAN.
Carrera Fernández, ManuelMateo Bonmatí, Eduardo
Sánchez Rodríguez, Carlos
Espectroscopia Raman
Introducción. Fundamentos teóricos de la técnica. Instrumentación. Otros tipos de espectroscopia Raman. Aplicaciones de la espectroscopia
Raman. Aplicación de la técnica al análisis de
pigmentos. Conclusión.
Espectroscopia Raman
Introducción. Fundamentos teóricos de la técnica. Instrumentación. Otros tipos de espectroscopia Raman. Aplicaciones de la espectroscopia
Raman. Aplicación de la técnica al análisis de
pigmentos. Conclusión.
Introducción.
1920 1930
1923
Un alumno de un físico indio observó un cambio de color en un rayo y su equipo no podía eliminar este efecto. Sospecharon que esto se debía a una propiedad de la sustancia.
1928
Descripción del efecto Raman. Por Chandrasekhara Venkata Raman.
Publicación en Nature de Raman y Krishnan sobre radiación secundaria.
Raman obtiene el Nobel en física por su trabajo en el efecto Raman
Fotografía de Chandrasekhara Venkata Raman.
Introducción.
Espectroscopia Raman
Proporciona información química y
estructural de cualquier material.
Se basa en el análisis de la luz dispersada por el
material.
No es necesaria
preparación de la muestra.
Es una técnica no destructiva.
Espectroscopia Raman
Introducción. Fundamentos teóricos de la técnica. Instrumentación. Otros tipos de espectroscopia Raman. Aplicaciones de la espectroscopia
Raman. Aplicación de la técnica al análisis de
pigmentos. Conclusión.
Fundamento teórico de la técnica.
Tres tipos de radiación emitida. Dispersión Stokes, anti-Stokes y Rayleigh. La dispersión Rayleigh es significativamente más intensa. Modelos de desplazamiento idénticos a ambos lados. Líneas Stokes más intensas que anti-Stokes. Se usa la parte Stokes del espectro.
Espectro Raman de CCl4 excitado con un láser de argón de longitud de onda 488 nm.
Fundamento teórico de la técnica.
DISPERSIÓN RAMAN VS DISPERSIÓN RAYLEIGH.
Tanto la dispersión Stokes como la anti-Stokes difieren con la dispersión Rayleigh en ±ΔE.
Fundamento teórico de la técnica.
INTENSIDAD DE LOS PICOS RAMAN NORMALES
La intensidad de los picos
Raman depende de
• Polarizabilidad de la molécula.
• Intensidad de la fuente.
• Concentración del grupo activo.
RELACIÓN DE DESPOLARIZACIÓN RAMAN.
Las medidas Raman proporcionan, además de la información relacionadacon la frecuencia y la intensidad, una variable adicional que a veces es útil en la
determinación de estructuras moleculares, y que se denomina relación de despolarización.
Espectroscopia Raman
Introducción. Fundamentos teóricos de la técnica. Instrumentación. Otros tipos de espectroscopia Raman. Aplicaciones de la espectroscopia
Raman. Aplicación de la técnica al análisis de
pigmentos. Conclusión.
Instrumentación.
TRESPARTES
Fuente LáserSistema de iluminación
de la muestra
Espectrómetro adecuado
Instrumentación. Fuente Láser
Tipo de fuente Long. de onda (nm)
Ión argón 488.0 o 514.5 Ión criptón 530.9 o 647.1
Helio/Neón 632.8
Láser de diodos 782 o 830
Nd/YAG 1064
Sistema de iluminación de
muestra
• Muestras líquidas. Se coloca la muestra en un capilar de vidrio.
• Muestras sólidas. Se coloca el material finamente pulverizado en una pequeña cavidad o se puede hacer directamente sobre el material.
• Muestreo con fibra óptica.
EspectrómetroEspectrómetro
TRANSFORMADA DE FOURIER.DETECTOR DE ACOPLAMIENTO DE CARGA (CCD).
Espectroscopia Raman
Introducción. Fundamentos teóricos de la técnica. Instrumentación. Otros tipos de espectroscopia Raman. Aplicaciones de la espectroscopia
Raman. Aplicación de la técnica al análisis de
pigmentos. Conclusión.
Otros tipos de espectroscopía Raman.
Espectroscopía Raman de
Resonancia
Espectroscopía Raman de
Resonancia
Espectroscopía Raman de superficie aumentada
Espectroscopía Raman de superficie aumentada
Espectroscopía Raman no lineal
Espectroscopía Raman no lineal
Espectroscopia Raman
Introducción. Fundamentos teóricos de la técnica. Instrumentación. Otros tipos de espectroscopia Raman. Aplicaciones de la espectroscopia
Raman. Aplicación de la técnica al análisis de
pigmentos. Conclusión.
Aplicaciones espectroscopia Raman.
ARTE Y ARTE Y ARQUEOLOGÍAARQUEOLOGÍA
FORENSESFORENSES
COLORCOLORPOLÍMEROS Y POLÍMEROS Y EMULSIONESEMULSIONES
ELECTRÓNICASELECTRÓNICAS BIOLÓGICAS Y BIOLÓGICAS Y FARMACÉUTICASFARMACÉUTICAS
Objetivo Composición química
Grado de polimerización
Cristalinidad polimérica
Con espectroscopía Raman
Además
Polímeros y emulsiones.
Raman Cromóforos
Moléculas causantes del color como:
- La clorofila- El licopeno
- Los β-carotenos...
Muy sensible
Color
Sensibilidad de Sensibilidad de Espectroscopía Espectroscopía
RamanRaman
SERS: Aumento de la sensibilidad de
10 6
Resonancia: Aumento de la sensibilidad de
10 4
SERRS: Aumento de la sensibilidad de 10 10
Color
Tinta de pluma
Pintalabios
Color
TÉCNICA NO TÉCNICA NO DESTRUCTIVDESTRUCTIV
AA
IDENTIFICACIÓN IDENTIFICACIÓN DE PIGMENTOS DE PIGMENTOS
ANTERIORES A LA ANTERIORES A LA PINTURAPINTURA
Arte y arqueología
El conocimiento
de los pigmentos
Evitar falsificaciones
Ayudar a una restauración de mínimos daños
Arte y arqueología
Permite un estudio estructural y una
monitorización industrial
Propiedades mecánicas
Propiedades térmicas
Aplicaciones electrónicas
A NIVEL A NIVEL BIOLÓGICOBIOLÓGICO
Análisis in situ de cultivos acuosos
INDUSTRIA INDUSTRIA FARMACÉUTICAFARMACÉUTICA
Control de calidad rápido e inocuoEl agua
no interfiere
en Raman
Aplicaciones biológicas y farmacéuticas
Es posible analizar ciertas sustancias
en su mismo recipiente
Ciertas diferencias por motivos de pureza
Aplicaciones biológicas y farmacéuticas
SIN DESTRUCCIÓN DE LAS SIN DESTRUCCIÓN DE LAS PRUEBASPRUEBAS
ANÁLISIS ANÁLISIS REMOTOSREMOTOS
Aplicaciones forenses
Espectroscopia Raman
Introducción. Fundamentos teóricos de la técnica. Instrumentación. Otros tipos de espectroscopia Raman. Aplicaciones de la espectroscopia
Raman. Aplicación de la técnica al análisis de
pigmentos. Conclusión.
Aplicación del Raman al análisis de pigmentos.
¿Para qué analizar pigmentos? Para datar y catalogar materiales pictóricos.
¿Por qué Raman?
Porque es una técnica no destructiva
Porque no presenta ambigüedad en los
resultados
Información obtenida del espectro Raman
Identificación del pigmento analizado.
Estudios cualitativos.
Información de la estructura y
cristalización del pigmento analizado.
Problemas
El ruido.
La fluorescencia.
Errores de calibración.
Mezcla de pigmentos.
El Ruido.
El ruido más
importante es el
provocado por la
fluorescencia
La fluorescencia.
MUCHA FLUORESCENCIA Provocada por
AGLUTINANTESY BARNICES
Técnicas de reducción de fluorescencia
TécnicasInvasivas
TécnicasNo invasivas
Reducción de fluorescencia
Técnica invasiva. Técnica NO invasiva.
Limpieza química
Promediado de espectros
Cambio de la fuente de excitación
Errores de calibración.
Si no calibramos Información dada no identifica el material
Correctocalibrado
Utilizan espectros Raman característicos
Espectro patrón de diamante
Mezcla de pigmentos.
Tamaño de los
pigmentosEclipsamiento
Pigmento de gran tamaño
Pigmento de pequeño tamaño
Color de los
pigmentosReflectancia
Mezcla de pigmentos
Cualitativamente
Cuantitativamente
Base de datos de pigmentos.
Espectro Raman Rutilo (TiO2)
Otra información:
•Características (Composición, precio, toxicidad, propiedades)
•Datos históricos (Fechas de introducción, periodo de utilización, retirada del mercado.
Espectro de Reflectancia del rutilo
Espectroscopia Raman
Introducción. Fundamentos teóricos de la técnica. Instrumentación. Otros tipos de espectroscopia Raman. Aplicaciones de la espectroscopia
Raman. Aplicación de la técnica al análisis de
pigmentos. Conclusión.
Conclusiones de Raman
•No puede aplicarse a metales ni aleaciones.•El efecto Raman es muy débil.•Interferencia con los materiales que muestran fluorescencia.
•Todo tipo de estados de agregación (sólido, líquido y gas)•No necesita preparación de la muestra.•Técnica no destructiva.•La obtención del espectro Raman es rápida.•Se pueden utilizar recipientes de vidrio.•Cables de fibra óptica para el muestreo.
Ventajas. Inconvenientes.
Bibliografía Introducción a la ciencia de los materiales. J.M. Albella; A.M. Cintas; T.
Miranda; J.M. Serratosa. Consejo superior de investigaciones científicas (CSIC). Madrid, 1993.
Principios de análisis instrumental. Douglas A. Skoog; F. James Holler; Timothy A. Nieman. Mc Graw-Hill/Interamericana, 2001.
Modern Raman Spectroscopy-A practical approach. Ewen Smith; Geoffrey Dent. Ed. Willey, 2005.
Análisis instrumental. Rubinson, Kenneth A. Ed.Pretince Hall, 2001. Química analítica contemporanea. Rubinson Judith F.; Rubinson Kenneth
A. Ed Pearson educación, primera edición, 2000. Analytical Chemistry. R. Kellner, J.-M. Mermet, M. Otto, M. Valcárcel, H.M.
Widmer. Ed. Wiley-vdh, second edition, 2004. Revista Iberoamericana de polímeros. Pastor, Jawhari y Merino. Volumen
4(3), septiembre 2003. Caracterización de polímeros.
Referencias web. http://www.msm.cam.ac.uk/doitpoms/tlplib/raman/index.php The internet journal of vibrational spectroscopy (www.ijvs.com) http://geiic.com/files/2congresoGE/
Caracterizacion_de_pigmentos_con_Raman.pdf http://hdl.handle.net/2099.1/7323
Gracias por vuestra atención.
Para cualquier duda o curiosidad sobreespectroscopía Raman:
